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2007年试验检测工程师考试大纲及解答 (材料) 1 土工试验(1)土的三相组成及物理性质指标换算了解:土的形成过程。 土是由地壳表面的岩石经过物力风化 化学风化和生物风化作用之后的产物。岩石暴露在大气中,受到温度变化的影响,体积经常发生膨胀和收缩,不均匀的膨胀和收缩使之产生裂缝,同时长期经受风 霜 雨和雪的侵蚀以及动植物的破坏,逐渐由整块岩石崩解成大小不等和形状不同的碎块,这个过程叫物理风化。物理风化只改变岩石颗粒的大小和形状,不改变颗粒的成分。物理风化后形成的碎块与氧气 二氧化碳和水接触,经过化学变化,变成更细的颗粒并且成分也发生改变,产生与原来岩石成分不同的矿物,这个过程叫做化学风化。在此基础上,加之生物活动的参与,从而产生有机质的积聚,经过这些风化作用所形成的矿物颗粒堆积在一起,其间贯穿着孔隙,孔隙间存在着水和空气。这种松散的固体颗粒(有时还会含有有机质) 水和气体的集合体即是土。熟悉:土的三相组成;土的物理性质指标及指标换算。 土是由土颗粒(固相)水(液相)及气体(气相)三种物质组成的集合体。 土的密度 土颗粒的比重(或土粒密度) 土的含水量 干密度 饱和密度 浮密度 孔隙比 孔隙率 饱和度指标换算:上述土的三相比例指标中,土粒比重G、含水量和重度三个指标是通过试验测定的。在测定这三个基本指标后,可以导得其余各个指标常用图2-21所示三相图进行各指标间关系的推导,令w=1gf/cm3,令Vs=e,V1e,Ws=VsG=G,WwWs=G,W=G(1+)。常用图2-21所示三相图进行各指标间关系土的三相比例指标换算公式如下:掌握:含水量试验;密度试验;相对密度试验 含水量试验 (烘干法) 一、定义土的含水量是在105-110下烘至恒量时所失去的水分质量和达恒量后干土质量的比值,以百分数表示,本法是测定含水量的标准方法。二、适用范围 粘质土、粉质土、砂类土和有机质土类。三、主要仪器设备烘箱:可采用电热烘箱或温度能保持105-110的其他能源烘箱,也可用红外线烘箱天平:感量0.01g。 称量盒(定期调整为恒质量)四、计算公式 含水量(湿土质量干土质量)/干土质量 100 注:计算至0.1。五、允许差值本试验须进行二次平行测定,取其平均算术平均值,允许平行差值应符合如下规定含水量() 允许平行差值() 5以下 0.3 40以下 1 40以上 2密度试验(灌砂法)一、目的与使用范围 本试验适用于在现场测定基层(或底基层)、砂石路面土路基土的各种材料的压实层的密度和压实度,也使用于路清表面处治、沥青贯入式路面层的密度和压实度检测,但不适用于填石路堤等有大孔洞或大孔隙材料的压实度检测。用挖坑灌砂法测定密度和压实度时,应符合下列规定:(1)、当基料的最大粒径小于15mm,测定层的厚度不超过150mm时,宜采用直径100mm的小型灌砂筒测试。(2)、当最大粒径等于或大于15mm,但不大于40mm,测定层的厚度超过150mm,但不超过200mm时,应用直径150mm的大型灌砂筒测试。二、仪器与材料灌砂筒、金属标定罐、基板、量砂(粒径0.300.60mm或0.250.50mm清洁干燥均匀砂2040g)三、方法与试验步骤1、标定灌砂筒下部圆锥体内砂的质量。2、标标定量砂的单位质量(g/cm3)3、将盛有量砂(M5)的灌砂筒放在基板中间的圆孔上,将灌砂筒的开关打开,让砂流入基板的中空内,直到砂不在流。取下灌砂筒,称取量筒内砂的质量(M6),准确至1g。4、称取试坑中全部材料的总质量Mw。5、从挖出的全部材料中取有代表性的样品,测定其含水量(,)。用小灌砂筒测定时,细粒土不小于100g,中粒土不小于500g;用大砂筒,相应的细粒土不小于200g,中粒土不小于1000g,粗粒土或无机结合料稳定材料,不少于2000g,称其质量(Md)。6、将基板放在试坑上,灌砂筒放在基板中间,打开灌砂筒开关,直至砂不再流动,称取量筒内砂的质量(M4)。7、如清扫干净的平坦表面的粗糙不大可省去3的操作,试洞挖好后直接对准放在试坑上,不需要放基板,打开筒的开关,最后称取剩余砂的质量(M4)。四、计算1、填满试坑所用砂的质量: 灌砂时试坑上放基板时: Mb=M1M4-(M5-M6) 灌砂时试坑上不放基板时: Mb=M1M4-M2Mb-填满试坑的砂的质量(g)M1-灌砂前灌砂筒内的砂的质量(g)M2-灌砂筒下部圆锥体内砂的质量(g)2、试坑材料的湿密度:wMw*s/MbMw-试坑中取出的全部材料质量,(g)s-量砂的单位质量,(g/cm3) 3、试坑材料的干密度d:d=w/(1+0.01)-试坑材料的含水量,当为无机结合料稳定土时:d=Md*s/Mb五、报告各种材料的干密度均准确至0.1g/cm3。相对密度:试验步骤1、取试样一份装入干净的搪瓷盘中,注入洁净的水,水面至少高出试样2cm,轻轻搅动土样,使附着在土样上的气泡逸出。2、将吊篮挂在天平的吊钩上,浸入溢流水槽中,向溢流水槽中注水,水面高度至水槽的溢流孔为止,将天平调零。3、调节水温在1525范围内。将试样移入吊篮中。溢流水槽中的水面高度由水槽的溢流孔控制,维持不变。称取土样的水中质量(mw)。4、提起吊篮,稍稍滴水后,将试样倒入浅搪瓷盘中,或直接将土样倒在拧干的湿毛巾上。5、立即在保持表干状态下,和负温取土样的表干质量(mf)。 6、将土样置于浅盘中,放入1055的烘箱中烘干至恒重。取出浅盘,放在带盖的容器中冷却至室温,称取土样的烘干质量(ma)。7、对同一规格的土样应平行试验两次,取平均值作为试验结果。计算b=ma/(mf-mw)b土样的毛体积相对密度mf试样的表干质量mw试样的水中质量ma试样的烘干质量b=b*T或b=(b-T)*wb土样的毛体积密度(g/cm3)T试验温度T时水的密度T度验温度T时的温度修正系数(2)土的粒组划分及工程分类了解:粒度 粒度成分及其表示方法;司笃克斯定律。 土粒的大小称为粒度。 土的粒度成分是指土中各种不同粒组的相对含量(以干土质量的百分比表示),它可用来描述土的各种不同粒径土粒的分布特性。 表示方法有:表格法 累计曲线法 三角形坐标法熟悉:土粒级配指标:Cu Cc;土粒大小及粒组划分。 不均匀系数 Cud10/d60 曲率系数(或称级配系数)Ccd302/d10d60 土粒大小及粒组划分于P108 图411粒组划分图掌握:土的工程分类及命名(现行公路土工试验规程);颗粒分析试验。 (1)公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ 024-85) 建设地基基础设计规范(GB-50007-2002)和岩土工程勘察规范(GB 50021-2001)的土的工程分类。 (2)公路路基设计规范(JTJ 013-95)公路路基土的分类。 (3)水利电力部土工试验规程(SL 237-1999)的土的工程分类。 (4)交通部公路土工试验规程(JTJ 051-93)的土的工程分类。 现行公路土工试验规程 土的工程分类(简称“分类”) 适用于公路工程用土的鉴别 定名和描述,以便对土的性状作定性评价;应以土颗粒组成特征 土的塑性指标:液限,塑限和塑性指标 土中有机质存在情况作为土分类依据;本“分类”应按筛分法(T 0115-93)确定各粒组的含量;按液限塑限联合测定法(T 0118-93)确定液限和塑限;按规程中的2.4.8判别有机质存在情况。 颗粒分析试验:筛分法一、适用范围 适用于分析粒径大于0.074mm的土。二、主要仪器设备 标准筛:粗筛(圆孔):孔径为60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm;细筛:孔径 为2mm、0.5mm、0.25mm、0.074mm。 天平:称量5000g,感量5g; 称量1000g,感量1g; 称量200g,感量0.2g。三、试样 从风干、松散的土样中,用四分法按照下列规定取出具有代表性的试样: 小于2mm颗粒的土100-300g。 最大粒径小于10mm的土300-900g。 最大粒径小于20mm的土1000-2000g。 最大粒径小于40mm的土2000-4000g。 最大粒径大于40mm的土4000g以上。四、计算公式 按下式计算小于某粒径颗粒质量百分数: X=(A/B)100 式中:X小于某粒径颗粒的质量百分数,; A小于某粒径的颗粒质量,g; B试样的总质量,g。当小于2mm的颗粒如用四分法缩分取样时,试样中小于某粒径的颗粒质量占总质量的百分数:X=(a/b)p100 式中:a通过2mm筛的试样中小于某粒径的颗粒质量,g; b通过2mm筛的土样中所取试样的质量,g; p粒径小于2mm的颗粒质量百分数。 关于不均匀系数的计算: Cu=d60/d10 式中:Cu不均匀系数; d60限制粒径,即土中小于该粒径的颗粒质量为60的粒径,mm; d10有效粒径,即土中小于该粒径的颗粒质量为10的粒径,mm;比重计法 一、适用范围 本法适用于分析粒径小于0.074mm的土。二、主要仪器设备 比重计:(1)甲种比重计:刻度单位以摄氏20时,每1000 ml悬液内所含土质量的克数表示,刻度为550,最小分度值为0.5。 (2)乙种比重计:刻度单位以摄氏20时悬液的比重表示,刻度为 0.9951.020,最小分度值为0.0002。 量筒:容积为1000ml,内径为60mm,高度为35010mm,刻度为01000ml。 细筛:孔径为2mm,0.5mm,0.25mm; 洗筛:
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